На очень больших расстояниях от источника в выражениях Е и Н наибольшее значение играют члены, содержащие только 1/r (12.8 – 12.10).
На больших расстояниях от источника любая часть сферической волны становится, по существу, плоской волной, так что появление приведённых выше выражений, типичных для однородных плоских воли, не является неожиданным Е>θ и H>φ изменяются синфазно. Отношение Е>θ к Н>φ равно η. Векторы Е и Н направлены под прямым углом друг к другу и к направлению распространения. Вектор Пойнтинга при такой ориентации векторов Е и Н будет направлен по радиусу.
Зоны излучения ЭМП
Другой подход к определению закона изменения уровня электромагнитного поля можно рассматривать как в книги Гольдштейн, Л. Д. Зернов, Н. В. Электромагнитные поля и волны. М.: Советское радио, 1956 г.
После решения волновых уравнений получены следующие выражения для расчета уровня электромагнитного поля.
В общем виде поле, создаваемое элементарным электрическим (или магнитным) вибратором в какой-либо точке, состоит из нескольких составляющих, величины которых зависят от направления излучения, излучаемой длины волны и расстояния г от излучающего вибратора. В сферической системе координат действующие значения составляющих поля (без учета фазы) имеют вид (13.1 – 13.4).
Для электрического вибратора (13.5 – 13.6).
Для магнитного вибратора (рамки) (13.7 – 13.8).
Где θ – угол между осью диполя или осью рамки (витка), перпендикулярной к ее плоскости, и направлением на точку, где определяется поле;
E>θ и Еφ – тангенциальные составляющие вектора напряженности электрического поля в плоскости, параллельной оси вибратора, и в, плоскости, перпендикулярной оси вибратора;
H>θ и Hφ – соответствующие составляющие вектора напряженности магнитного поля;
Е>r и Н>r – соответственно радиальные составляющие векторов электрического и магнитного полей;
I>а – ток антенны, равномерно распределенный по всей длине вибратора;
μ, ε – соответственно магнитная и диэлектрическая проницаемости воздуха.
Все составляющие полей вибраторов (пропорциональные 1/г, 1/г>2, 1/г>3) требуется учитывать, когда приемная антенна находится в промежуточной зоне, ограниченной пределами r = λ/2π и r = 10λ.
В ближней зоне, т. е. на расстоянии r <<λ, преобладают составляющие, пропорциональные 1/r>3 для E>θ, E>r, Н>θ и Н>r и пропорциональные 1 /r>2 для E>φ, Н>φ.
Вариант интерпретации напряженности поля в ближней и промежуточной зоне.
Из представленного выше выражения для E>θ (13.7).
Наибольший интерес представляет поле в ближней и промежуточной зоне. Закон изменения уровней напряженности электромагнитного поля, измеренного на единичном расстоянии E>0, в зависимости от расстояния, имеет вид (13.8).
Построим и проанализируем график изменения каждой составляющей поля, а также суммарную напряженность. Он представлен на рисунке.
Пунктирными линиями показаны все составляющие поля (1/r>3,1/r>2, 1/r), а сплошной линией соответствует суммарная напряженность.